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Traktionsantrieb-Systeme sind für verschiedene Zwecke und in verschiedenen Umgebungen in dem Stand der Technik verwendet worden. Typischerweise werden Traktionsantriebe für CVT-Anwendungen und für hochtourige Antriebe, die über 50.000 upm betrieben werden, verwendet. Traktionsantriebe bilden eine Alternative zu Getriebe-Systemen und können in vielen Situationen austauschbar mit Getriebe-Systemen eingesetzt werden. Der Vorteil von Traktionsantrieben sind die glatten Traktionsflächen, die eine höhere Variabilitätsrate bieten und die Fähigkeit für höhere Drehzahlen als Zahnräder. Traktionsantriebe verwenden ein Traktionsfluid, das eine Reibungsfläche an der Traktionsantrieb-Ankopplung erzeugt, um eine Haftung zwischen Traktionsflächen zu verursachen.
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Die
US 2010/0031935 A1 offenbart einen Super-Turbolader, der an einen Motor gekoppelt ist, umfassend: eine Turbine, die mechanische Turbinenrotationsenergie aus der Enthalpie des von dem Motor erzeugten Abgases erzeugt, einen Kompressor, der Ansaugluft verdichtet und verdichtete Luft an den Motor in Reaktion auf die mechanische Rotationsenergie der Turbine liefert, die von der Turbine erzeugt wird, und die mechanische Rotationsenergie des Motors, die von dem Motor übertragen wird, eine Welle mit Endabschnitten, die mit der Turbine und dem Verdichter verbunden sind, und einem zentralen Abschnitt mit einer Wellentraktionsfläche, einen Traktionsantrieb, der um den Mittelabschnitt der Welle herum angeordnet ist, wobei der Traktionsantrieb umfasst: eine Vielzahl von Planetenrollen mit einer Vielzahl von Planetenrollen-Traktionsflächen, die mit der Wellen-Traktionsfläche eine Schnittstelle bilden, so dass eine erste Vielzahl von Traktionsgrenzflächen zwischen der Vielzahl von Planetenrollen-Traktionsflächen und der Wellen-Traktionsfläche vorhanden ist, eine Ringrolle, die von der Vielzahl von Planetenrollen über eine zweite Vielzahl von Traktionsschnittstellen gedreht wird, ein stufenloses Getriebe, das mechanisch mit dem Traktionsantrieb und dem Motor gekoppelt ist und bei Betriebsdrehzahlen des Motors mechanische Rotationsenergie der Turbine auf den Motor und mechanische Rotationsenergie des Motors auf den Super-Turbolader überträgt. Die
DE 40 41 919 A1 offenbart ein Getriebe vom Traktionstyp, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenradmechanismus aufgebaut ist aus einem Sonnenrad, einer Mehrzahl von Planetenrädern, welche in gleichen Abständen um das Sonnenrad herum angeordnet sind, und aus einem oder mehreren äusseren Ringen, welche ausserhalb der Mehrzahl von Planetenrädern angeordnet sind, dass das Sonnenrad mit einer Hochgeschwindigkeitswelle gekuppelt ist, während entweder die Aussenringe oder die Planetenwellen, welche die Planetenräder tragen, mit einer Niedriggeschwindigkeitswelle verbunden sind, dass jedes der Planetenräder konzentrisch in einen Rollenabschnitt auf der Seite der Planetenwelle und einen Ringabschnitt an der äußeren Umfangsseite aufgeteilt ist, wobei dazwischen eine Lücke vorhanden ist, dass der Ringabschnitt sehr fest an den äusseren Umfang des Sonnenrades in Gegenwart eines Öls gedrückt wird bzw. dass zwei rechte und linke Schrägflächen an dem inneren Umfang des Aussenringes sehr fest gegen beide Schulterabschnitte des äusseren Umfanges des Ringabschnittes in der Gegenwart von Öl gedrückt werden. Die
US 2008/0276756 A1 beschreibt ein Antriebskraftübertragungsmechanismus vom Traktionsantriebstyp, umfassend: eine Sonnenrolle mit einer ersten Mittelachse, wobei die Sonnenrolle um die erste Mittelachse drehbar ist, eine Vielzahl von Wellenelementen, die jeweils eine zweite Mittelachse aufweisen, wobei jedes der Wellenelemente so angeordnet ist, dass die zweite Mittelachse mit einer jeweiligen einer Vielzahl von benachbarten Achsen parallel zu der ersten Mittelachse ausgerichtet ist, eine Vielzahl von Planetenrollen, die drehbar entlang einer Außenumfangsfläche der Sonnenrolle angeordnet sind, während sie von jeweiligen der Wellenelemente getragen werden, ein Führungselement, das geeignet ist, jedes der Wellenelemente verschiebbar in einer radialen Richtung der Sonnenrolle zu führen, während die parallele Beziehung zwischen den ersten Mittelachsen und den zweiten Mittelachsen aufrechterhalten wird, und ein Andrückelement, das geeignet ist, jede der Planetenrollen gegen die Außenumfangsfläche der Sonnenrolle zu drücken, um zu ermöglichen, dass eine Antriebskraft mittels einer Traktionskraft zwischen der Sonnenrolle und jeder der Planetenrollen übertragen wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Übertragen mechanischer Rotationsenergie zwischen einer hochtourigen Vorrichtung und einer niedertourigen Vorrichtung und ein System zum Übertragen mechanischer Rotationsenergie zwischen einer hochtourigen Vorrichtung und einer niedertourigen Vorrichtung bereitzustellen, welche für den Betrieb bei hohen Drehzahlen in einer stabilen Art und Weise geeignet sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Übertragen mechanischer Rotationsenergie zwischen einer hochtourigen Vorrichtung und einer niedertourigen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein System zum Übertragen mechanischer Rotationsenergie zwischen einer hochtourigen Vorrichtung und einer niedertourigen Vorrichtung gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen mechanischer Rotationsenergie zwischen einer hochtourigen Vorrichtung und einer niedertourigen Vorrichtung, umfassend: Beschaffen eines symmetrischen Traktionsantriebs umfassend: Beschaffen einer Welle mit einer Wellen-Traktionsfläche; Beschaffen von Rollen mit inneren Rollen-Traktionsflächen und äußeren Rollen-Traktionsflächen; Bereitstellen von Trägern mit flexiblen Seitenwänden, die die Rollen halten, so dass die äußeren Rollen-Traktionsflächen der Rollen angeordnet sind, um drehend mit der Wellen-Traktionsfläche ineinanderzugreifen; Befestigen der Rollen in den Trägern, wobei die Träger Stützen aufweisen, die strukturelle Integrität mit den Trägern bereitstellen, während es den Trägern möglich ist, sich entlang der flexiblen Seitenwände zu biegen, wo die Rollen an den flexiblen Seitenwänden befestigt sind; Anordnen von Traktionsringen auf gegenüberliegenden Seiten der Rollen, so dass Traktionsring-Traktionsflächen der Traktionsringe mit den inneren Rollen-Traktionsflächen der Rollen ineinandergreifen; Zusammendrücken der Traktionsringe, um eine Kraft gegen die inneren Rollen-Traktionsflächen der Rollen und die Traktionsring-Traktionsflächen der Traktionsringe zu erzeugen, wodurch eine geneigte Traktionsankopplung zwischen den Rollen und den Traktionsringen erzeugt wird, welche die mechanische Rotationsenergie zwischen den Traktionsringen und den Rollen überträgt und Beaufschlagen der äußeren Rollen-Traktionsflächen der Rollen mit Kraft gegen die Wellen-Traktionsfläche, um Druck auf die Wellen-Traktionsfläche zu erzeugen, der Reibung in der Wellen-Traktionsankopplung erzeugt, um die mechanische Rotationsenergie zwischen der Welle und den Rollen zu übertragen.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ferner ein System zum Übertragen mechanischer Rotationsenergie zwischen einer hochtourigen Vorrichtung und einer niedertourigen Vorrichtung, umfassend: einen symmetrischen Traktionsantrieb, umfassend: eine Welle mit einer Wellen- Traktionsfläche; Rollen mit inneren Rollen-Traktionsflächen und äußeren Rollen-Traktionsflächen; Träger mit flexiblen Seitenwänden, welche Träger die Rollen derart halten, dass die äußeren Rollen-Traktionsflächen der Rollen angeordnet sind, um drehend mit der Wellen-Traktionsfläche ineinander zu greifen; Stützen an den Trägern, die strukturelle Integrität mit den Trägern bereitstellen, während es den Trägern möglich ist, sich entlang der flexiblen Seitenwände zu biegen, wo die Rollen an den flexiblen Seitenwänden befestigt sind; Traktionsringe mit geneigten Ring-Traktionsflächen, die mit den inneren Rollen-Traktionsflächen ineinandergreifen, um eine Kraft gegen die inneren Rollen-Traktionsflächen zu erzeugen, wodurch eine geneigte Traktionsankopplung erzeugt wird, die mechanische Rotationsenergie zwischen den Rollen und den Traktionsringen überträgt, so dass die äußeren Rollen-Traktionsflächen der Rollen gegen die Wellen-Traktionsfläche kraftbeaufschlagt anliegen, um eine Wellen-Traktionsankopplung zu erzeugen, die mechanische Rotationsenergie zwischen den Rollen und der Welle überträgt; eine hochtourige Vorrichtung, die mit der Welle gekoppelt ist; wenigstens einen Zahnkranz, der mit den Traktionsringen gekoppelt ist; ein Übertragungszahnrad, das in den mindestens einen Zahnkranz eingreift; eine niedertourige Vorrichtung, die mit dem Übertragungszahnrad gekoppelt ist.
- 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer Ausführungsform eines symmetrischen Traktionsantriebs, wie sie in einem Super-Turbolader verwendet werden kann.
- 2 ist eine weitere Explosionsdarstellung eines Teils des in 1 dargestellten symmetrischen Traktionsantriebs.
- 3 ist eine weitere auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts des in 2 dargestellten Traktionsantriebs.
- 4 ist eine weitere Darstellung eines Abschnitts des Zugmittels in 3 dargestellten Traktionsantriebs.
- 5 ist eine weitere auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts des in 4 dargestellten Traktionsantriebs.
- 6 ist eine Schnittansicht der Ausführungsform des in 1-5 dargestellten Traktionsantriebs.
- 7 A ist eine weitere Schnittansicht des symmetrischen Traktionsantriebs der 1-5.
- 7B ist eine schematische Darstellung eines Traktionssystems unter Verwendung einer hochtourigen Traktionsvorrichtung.
- 8 ist eine Darstellung eines Turbinen- / Verdichter-Systems, bei dem ein symmetrischer Antrieb auf die Seite der Turbine und Kompressor angeordnet ist.
- 9 ist eine schematische isometrische Ansicht eines symmetrischen Traktionsantriebs, der durch einen hydraulischen Motor eingestellt wird.
- 10 ist eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 9.
- 11 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 12A ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 12B ist eine Explosionsansicht des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems gemäß 12 A.
- 13A ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 13B ist eine schematische Explosionsansicht der Ausführungsform des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems gemäß 13 A.
- 13C ist eine Querschnittansicht des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems gemäß 13a und 13B.
- 14A ist eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 14B ist eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 14 A.
- 15 ist eine schematische Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 16 ist eine schematische Schnittansicht des frendgesteuert einstellbaren Spannsystems gemäß 15.
- 17 ist eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 18 zeigt eine weitere Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems.
- 19 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Spannsystems mit konstanter Kraft.
- 20 ist eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Spannsystems mit konstanter Kraft.
- 21 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines automatischen variablen Spannsystems.
- 22 ist eine schematische Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines automatischen variablen Spannsystems.
- 23 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Super-Turbolader-System zeigt.
- 24 ist eine weitere Ausführungsform eines Super-Turbolader-Systems.
- 25 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Steuersystems.
- 26 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines super-Turbolader-System.
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1 ist eine Explosionsdarstellung eines symmetrischen Traktionsantriebs 100, der in einem Super-Turbolader-System eingesetzt ist. Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Turbinengehäuse 102 mit einem Abgaskrümmer eines Motors gekoppelt. Das Turbinengehäuse sammelt die Abgase, um das Turbinenflügelrad 104 anzutreiben. Das Turbinenflügelrad 104 ist mit einer Welle 106 verbunden, die mit dem Turbinenflügelrad 104 dreht. Die Welle 106 ist an einem entgegengesetzten Ende mit einem Kompressorflügelrad 142 verbunden. Kompressorflügelrad 142 ist in dem Kompressorgehäuse 144 angeordnet, um komprimierte Luft zu erzeugen, die dem Ansaugkrümmer des Motors zugeführt wird. Die Welle 106 weist eine Traktionsfläche 108 auf, die an die äußeren Traktionsflächen von Multi-Durchmesser-Rollen 138 ankoppeln. Das Gehäuse 110 ist mit einer Abdeckplatte 140 verbunden, in der der symmetrische Traktionsantrieb 100 aufgenommen ist. Das Gehäuse 118, welches Teil des Gehäuses 110 ist, nimmt das Übertragungszahnrad 116 zwischen dem Gehäuse 118 und der Montageplatte 120 auf. Lager 112, 114 sind in dem Gehäuse 110 bzw. der Abdeckplatte 140 angeordnet. Das Gehäuse 110 und die Abdeckplatte 140 beaufschlagen die Lager 112, 114 jeweils nach innen mit Kraft gegen Zahnkränze 122, 124.
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Träger 128, 130 halten die Multi- Durchmesser-Rollen 138 in dem symmetrischen Traktionsantrieb 100 mittels Lager 134, 136. Ölleitungen 132 liefern Traktionsfluid, welches unter Druck auf die Traktionsflächen versprüht wird, wie im Folgenden näher beschrieben.
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2 ist eine schematische Explosionsansicht eines Teils des symmetrischen Traktionsantriebs 100 gemäß 1. Wie in 2 gezeigt, ist Turbinenflügelrad 104 mit einem Ende der Welle 106 (1) verbunden ist. Das Kompressorflügelread 142 ist angepasst, um mit dem anderen Ende der Welle 106 verbunden zu werden. Das Lager 112 ist in dem Gehäuse 110 angeordnet, so dass der äußere Ring 111 des Lagers 112 in einer Halterung im Gehäuse 110 sitzt und ein Drehen des Innenrings erlaubt. In ähnlicher Weise ist äußerer Ring 117 des Lagers 114 in der Abdeckplatte 140 montiert, so dass der äußere Ring 117 des Lagers 114 in einer Halterung in der Abdeckplatte 140 angeordnet ist. Verschiedene Arten von Spannvorrichtungen, wie Stellschrauben 121 können verwendet werden, um die seitliche Position des äußeren Rings des Lagers 114 und dadurch die Kraft einzustellen, die auf die Zahnkränze 122, 124 in Richtung zueinander aufgetragen wird, wenn die Abdeckplatte 140 an Gehäuse 110 befestigt wird. Die Zahnräder 122, 124 sind zueinander durch die Lager 112, 114 kraftbeaufschlagt, so dass die innere Ringe 115, 119 der Lager 112, 114, jeweils auf Oberflächen 123, 125 der Zahnräder 122 bzw. 124 sitzen. Das Übertragungszahnrad 116 ist in dem Gehäuse 118 montiert, so dass die Zähne des Übertragungszahnrads 116 mit den Zähnen der Zahnkränze 122, 124 ineinandergreifen.
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Wie oben erwähnt, haben die Stellschrauben 121 den Zweck als Spannvorrichtung zu funktionieren, um die Zahnkränze 122 und 124 näher zusammen zu schieben. Dies wird in 2 durch Aktivieren einer Kraft außen auf den Ring 117 des Lagers 114 erreicht. In alternativen Ausführungsformen kann eine direkte Verbindung zwischen den Zahnkränzen 122 und 124 den Abstand zwischen den Zahnkränzen 122, 124 entweder erhöhen oder verringern, um die Spannkraft entweder zu erhöhen bzw. zu verringern. Ausführungen, die diese Funktionen verwenden, sind nachfolgend angegeben. Obwohl in 2 Stellschrauben 121 dargestellt sind, um die Position des äußeren Rings 117 des Lagers 114 einzustellen, können andere Einrichtungen verwendet werden, die entweder fest oder variabel sind. In dieser Hinsicht kann in variablen Systemen die Spannkraft erhöht werden, wenn das angeforderte Drehmoment steigt. Erhöhte Spannkraft während Bedingungen mit hohem Drehmoment verringert ein Abrutschen und verhindert Schäden an den Traktionsflächen. Umgekehrt, wenn ein Drehmoment verringert wird, kann die Klemmkraft reduziert werden, um eine längere Lebensdauer für die Traktionsflächen bereitzustellen. Ferner können die Spannsysteme mit variabler Kraft entweder automatisch arbeiten oder durch externe Steuerung. Automatische Systeme bieten eine automatische Erhöhung der Spannkraft, wenn ein zusätzliches Drehmoment auf das System angewendet wird. Beispiele für automatisierte variable Spannsysteme sind Systeme, die Kugelrampen, Kugelschrauben, Federn und andere automatische variable Spanntechniken verwenden, die in den verschiedenen, in der Anmeldung beschriebenen Ausführungsformen offenbart sind. Diese Arten von automatischen variablen Spannsystemen sind bei der Veränderung der Spannkraft nützlich, wenn fließende Übergänge des Drehmoments auftreten. Jedoch können intermittierende Änderungen des Drehmoments, wie das Pulsieren des Drehmoments in Brennkraftmaschinen, zu übermäßigem Verschleiß in diesen Arten von automatischen variablen Spannvorrichtungen führen. Fremdgesteuerte Spannsysteme arbeiten durch Einstellen der Spannkraft auf einen gewünschten Wert, der auf den Betriebsbedingungen der Vorrichtungen basiert. Obwohl 1 Zahnkränze mit Traktionsflächen zeigt, als Teil der Zahnkranzstruktur, können anstelle der Kombination einer Traktionsfläche mit der Zahnkranzstruktur separate Zahnkränze benutzt werden. Mit anderen Worten können separate Traktionsringe in Verbindung mit einem oder mehreren Zahnkränzen verwendet werden, wie in 21 dargestellt. Beispielsweise zeigt 21 Traktionsringe 2118, 2120, die von den Zahnkränzen 2116 getrennt sind. Natürlich können separate Traktionsringe, wie beispielsweise in 21 dargestellt, in jeder der Ausführungsformen verwendet werden die in der Anmeldung offenbart sind. Obwohl durch die einzelnen Traktionsringe zusätzliche Teile hinzugefügt werden, können die Traktionsringe einfach ausgetauscht werden, ohne dass der gesamte Zahnkranz ausgetauscht werden muss, wenn übermäßiger Verschleiß auftritt.
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Eine Steuereinheit gemäß 25 und US-Patentanmeldung Nr. 13/191, 407, mit dem Titel „Superturbocharger Control Systems“, eingereicht am 26. Juli 2011, von Ed VanDyne, Jared William Brown und Volker Schumacher, ist in der Lage, das angeforderte Drehmoment zu erkennen und ein Spannsignal auf Echtzeitbasis zu erzeugen.
In der Anmeldung sind verschiedene Ausführungsformen fremdgesteuerter aktiver Spannsysteme offenbart, die auf Steuersignale reagieren. Jede der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt Spannkräfte, die im Wesentlichen gleichförmig auf den verschiedenen Traktionsflächen anliegen. In einigen Fällen erfordert dies, dass die Kraft gleichmäßig auf die Lager aufgebracht wird, so dass die Lager in einer parallelen Anordnung verbleiben. Die richtige Ausrichtung der Traktionsflächen gleicht die Kräfte auf die verschiedenen Planetenantriebe aus, wie nachstehend offenbart ist, wodurch eine gleichmäßige Abnutzung und eine längere Lebensdauer des Systems gesichert sind.
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3 ist eine Explosionsdarstellung eines Teils, der in 2 dargestellt ist. Wie in 3 dargestellt, umschließen die Zahnkränze 122, 124 die Träger 128, 130. Der Zahnkranz 122 hat eine geneigte Traktionsfläche 126, welche mit der inneren Traktionsfläche der Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 ineinandergreift. In ähnlicher Weise greift die geneigte Traktionsfläche 160 des Zahnkranzes 124 in die drei inneren Traktionsflächen der Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 ein. Beispielsweise greift die geneigte Traktionsfläche 160 in die innere Traktionsfläche 162 der Multi-Durchmesser-Rolle 148, die innere Traktionsfläche 164 der Multi-Durchmesser-Rolle 150 und die innere Traktionsfläche 166 (4) der Multi-Durchmesser-Rolle 146 ein. Ähnliche innere Traktionsflächen auf der gegenüberliegenden Seite der Multi- Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 passen mit der geneigten Traktionsfläche 126 des Zahnkranzes 122 zusammen.
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Wie ebenfalls in 3 gezeigt, haben die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 jeweils äußere Traktionsflächen 152, 154, 156. Die äußeren Traktionsflächen 152, 154, 156 koppeln mit der Wellen-Traktionsfläche 108 auf der Welle 106. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die äußeren Traktionsflächen 152, 154, 156 breit und bieten einen großen Oberflächenbereich zur Ankopplung an die Wellen-Traktionsfläche auf der Welle 106. Auf diese Weise kann eine erhebliche Menge Drehmoment zwischen der Welle 106 und den Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 übertragen werden. Träger 128, 130 haben jeweils Stützen, wie Stützen 168, 170, die die Träger 128, 130 verbinden und eine stabile Struktur für die Träger 128, 130 bilden. Zwei zusätzliche Sätze von Stützen sind zwischen den Multi-Rollen-Durchmesser 146, 148, 150 angeordnet. Die Stützen, wie Stützen 168, 170, haben eine gekrümmte, dreieckige Form, um die strukturelle Integrität der Stützen zu maximieren und eine stabile Struktur für die Träger 128, 130 bereitzustellen, welche die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 in einer stabile Art und Weise halten.
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4 ist eine weitere auseinandergezogene Ansicht eines Teils der Ausführungsform gemäß 3. 4 zeigt die voneinander getrennten Träger 128, 130 und die Art und Weise, in der die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 in den Trägern 128, 130 montiert sind. 4 zeigt ebenfalls die Art und Weise, in der die Welle 106 zwischen die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 eingefügt ist. Die Ölleitungen 184, 186, 188 funktionieren durch Aneinanderstecken der Träger 128, 130. Jede der Ölleitungen 184, 186, 188 ist in den Löchern der Stützen der Träger aufgenommen und in dem Gehäuse 110 (1), um die Träger 128, 130 und die Abdeckplatte 140 (1) zusammenzuhalten. Traktionsfluid wird durch die Ölleitungen 184, 186, 188 unter Druck eingeleitet. Öffnungen in den Ölleitungen 184, 186, 188 führen das Traktionsfluid, unter Druck, Sprühöffnungen in den Stützen 168, 170, 172, 174, 176, 178 zu. Beispielsweise ist die Ölleitung 184 durch die Löcher 185, 187 geführt und stellt Traktionsfluid unter Druck bereit, welches durch die Sprühlöcher 180 ausgesprüht wird. Die Sprühlöcher, wie Sprühlöcher 182, sind auf beiden Seiten der Stützen 168-174 enthalten, so dass Traktionsfluid sowohl auf den geschlossenen und geöffneten Seiten der Traktionsankopplung der Wellen-Traktionsfläche 158 der Welle 106 und der äußeren Traktionsflächen 152, 154, 156 (3) der Multi-Rollen-Durchmesser 146, 148, 150 ausgesprüht wird. Das Traktionsfluid wird von den Sprühlöchern in den Stützen auf die geschlossene Seite der Traktionsankopplung gesprüht, z.B. den Bereich der Traktionsankopplung in welchem die Traktionsflächen zusammen rollen, um sicherzustellen, dass das Traktionsfluid in der Ankopplung der Traktionsflächen präsent ist, um somit Reibung in der Traktionsankopplung zwischen den Traktionsflächen zu erzeugen und ein Verrutschen der Traktionsflächen zu vermeiden. Das Traktionsfluid wird auf den offenen Bereich der Traktionsankopplung gesprüht und trifft auf die Traktionsflächen, um die Traktionsflächen zu kühlen. Auf diese Weise sind sowohl Traktion als auch Kühlung durch Aufsprühen des Traktionsfluids auf die geschlossenen und geöffneten Bereiche der Ankopplung jeweils sichergestellt.
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5 ist eine weitere auseinandergezogene Ansicht, welche Teile der Ausführungsform gemäß 4 zeigt. Wie in 5 dargestellt, sind Lager 136 (1), welche einzelne Lager 181, 183, 185 umfassen, jeweils auf Wellen 196, 198, 199 montiert. Die Lager 181, 183, 185 ermöglichen eine Drehung der Wellen 196, 198, 199 um die Achsen der Wellen 196, 198, 199. Die Lager 181, 183, 185 sind jeweils in Öffnungen 190, 192, 194 montiert, so dass die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 in Bezug zu dem Träger 130 rotieren können. Darüber hinaus ermöglichen die Lager 181, 183, 185, sowie die Lager 134 (1) auf der anderen Seite der Wellen 196, 198, 199 die Multi-Rollen-Durchmesser 146, 148, 150, eine horizontale Translation der Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150, wie in 5 dargestellt, so dass die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 mit den Zahnkränzen 122, 124 ausgerichtet sind, wenn die Zahnkränze 122, 124 über die Träger 128, 130 zusammengebaut werden. Darüber hinaus sind die Kräfte auf die inneren Traktionsflächen, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 angeordnet sind und jeweils auf die geneigten Traktionsflächen 126, 160 (3) der Zahnkränze 122, 124 (3) wirken, im Wesentlichen symmetrische Kräfte, die im Wesentlichen die Kräfte ausgleichen, die auf die Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 aufgebracht werden. Da der in 1 - 5 dargestellte Traktionsantrieb mit hohen Drehzahlen betrieben wird, erzeugt die Anwendung von ausgeglichenen Kräften eine stabile Struktur, die für den Betrieb bei hohen Drehzahlen in einer stabilen Art und Weise geeignet ist.
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Zusätzlich stellt das in den Ausführungsformen der 1 - 5 dargestellte Design eine wesentliche Änderung der Drehzahlen zwischen der Welle 106 und den Zahnrädern 122, 124 zur Verfügung, ohne die Verwendung von Zahnrädern. Zum Beispiel bietet die Differenz der Durchmesser der inneren Traktionsfläche der Rollen zu den äußeren Traktionsflächen, wie innere Traktionsfläche 162 zu äußerer Traktionsfläche 154, der Multi-Durchmesser-Rollen 148, wie in 3 gezeigt, ein erstes Drehzahl-Modifikations-Verhältnis. Das zweite Drehzahl-Verhältnis wird durch die Differenz in dem Radius der äußeren Traktionsfläche der Rollen, wie äußerer Traktionsfläche 154 der Multi-Durchmesser-Rolle 148 zu dem Radius der Wellen-Traktionsfläche 108 der Welle 106 bereitgestellt. Diese beiden Differenzen sind kumulativ und können Drehzahlverhältnisse von 20:1 und mehr bereitstellen. Drehzahlverhältnisse von 20:1 und mehr sind signifikant, wenn die Traktionsantriebs-Vorrichtung 100 gemäß 1 - 5 bei Drehzahlen von mehr als 100.000 bis 500.000 UPM arbeitet. In dieser Hinsicht haben Systeme mit hohen Drehzahlen von 50.000 UPM und größer, welche Getriebe benutzen, eine begrenzte Lebensdauer. Traktionsantriebs-Systeme arbeiten effektiv und haben eine wesentlich längere Lebensdauer in solchen Systemen mit hohen Drehzahlen. Da auch die besten Getriebe nicht über etwa 100.000 UPM arbeiten können, ist die Ausführungsform des Traktionsantriebs gemäß 1 - 5 in der Lage, die Drehzahlen um einen Faktor von etwa 20x zu verringern, wodurch die Drehzahlen auf 5.000 bis 25.000 UPM reduziert werden, die leicht durch Zahnradsysteme gehandhabt werden können. Diese Zahlen sind nur beispielhaft und können in Übereinstimmung mit der speziellen Implementierung der Ausführungsform des Traktionsantriebs gemäß 1 - 5, wie auch andere Ausführungsformen, die die Prinzipien der Ausführungsform gemäß 1 - 5 verwenden.
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6 ist eine schematische Querschnittansicht senkrecht durch die Mitte der in den 1 - 5 dargestellten Ausführungsform. Wie in 6 dargestellt, zeigt die Schnittansicht einen Abschnitt, der sich im Wesentlichen durch die Mitte der Multi-Durchmesser-Rolle 150 erstreckt. Die Multi-Durchmesser-Rolle 150 wird durch Lager 185, 189 gehalten, die es der Multi-Durchmesser-Rolle 150 erlauben in Bezug zu dem Träger 128, 130 zu rotieren. Der Zahnkranz 124 wird durch das Lager 114 nach innen gedrückt. Spannelemente, wie Stellschrauben 121 (2), oder die Stellschrauben 620 oder Spannmittel, wie in der Anmeldung offenbart, erzeugen eine Kraft auf den äußeren Ring 117 des Lagers 114 um eine einwärts gerichtete Kraft auf den Zahnkranz 124 zu erzeugen. Wie oben erwähnt, ist der äußere Ring 111 des Lagers 112 in dem Gehäuse 110 aufgenommen, wie in 1 dargestellt. Somit wird eine reaktive Kraft 616 auf die Lager 112 als Reaktion auf die Kraft 616 auf die Lager 114 erzeugt. Die Kräfte 616, 618 werden jeweils über Lager 114, 112 auf die Zahnkränze 122, 124 übertragen. Somit wird die innere Traktionsfläche 164 der Multi-Durchmesser-Rolle 150 nach innen gegen die geneigte Traktionsfläche 160 des Zahnkranzes 124 gedrückt. Da die geneigte Traktionsfläche 161 zwischen der geneigten Traktionsfläche 160 des Zahnkranzes 124 und der inneren Traktionsfläche 164 der Multi-Durchmesser-Rolle 150 geneigt ist, wird die Multi-Durchmesser-Rolle 150 gegen die Welle 106 gedrückt, um eine Wellen-Traktionsankopplung 602 zwischen der Wellen-Traktionsfläche 108 der Welle 106 und der äußeren Traktionsfläche 156 der Rolle 150 zu erzeugen. Jedoch sind die auf die Rollen wirkenden Kräfte im Gleichgewicht, da die geneigte Traktionsfläche 126 im Wesentlichen dieselben Kräfte auf die inneren Traktiosflächen auf der äußeren Seite der Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150 erzeugt. Es wurde empirisch festgestellt, dass Neigungen von etwa 1 Grad bis 20 Grad eine gute Traktionsankopplung bilden und eine gute Hebelwirkung zum Andrücken der Rollen gegen die Welle bereitstellen und parasitäre Verluste in den Lagern 112, 114 reduzieren. Bei kleineren Winkeln ist mehr Bewegung erforderlich, um eine größere Kraft zu erzeugen, wodurch eine höhere Auflösungsfähigkeit bereitgestellt wird, die Kraft auf den gewünschten Wert einzustellen. Darüber hinaus kann der Schlupf über die Fläche der Traktionsfläche bei niedrigeren Gradzahlen/ Winkeln geringer sein, und damit geringere parasitäre Verluste. Bei Verwendung von Vorrichtungen, die eine große seitliche translatorische Bewegung nicht erzeugen, wie piezoelektrische Geräte, kann eine größere Steigung erforderlich sein, da diese Geräte auf den Abstand, der erreicht werden kann, begrenzt sind. Demgemäß beschreibt die seitliche translatorische Bewegung die Bewegung, die durch den Aktuator entlang der Null-Grad-Richtung erzeugt wird, welche die horizontale Richtung in den Querschnittdarstellungen ist. Zusätzlich muss die laterale Translation in Bezug auf die Rollen beschrieben werden, die entsprechend der auf einer einzelnen Seite anliegenden Kräfte eingestellt werden. Die Rollen bewegen sich in einer seitlichen Richtung entlang der Null-Grad-Richtung, die der horizontalen Richtung in den Querschnittdarstellungen entspricht, so dass die inneren Traktionsflächen gleichmäßig ausgeglichen sind. Eine Steigung von etwa 10 Grad erzeugt eine Hebelwirkung zwischen den geneigten Traktionsflächen 126, 160 und den inneren Traktionsflächen der Multi-Durchmesser-Rollen 146, 148, 150, die im Wesentlichen Schlupf verhindert und eine wirksame Traktionsankopplung zwischen den Zahnrädern und den Multi-Durchmesser-Rollen erzeugt und parasitäre Verluste in den Lagern 112, 114 reduziert, da weniger translatorische Kraft aufgebracht werden muss, um eine wirksame Traktionskraft auf die Traktionsankopplung 602 und die anderen Ankopplungen von Wellen-Traktionsflächen und anderen Traktionsflächen der Rollen zu erzeugen. Die offenbarten Traktionsflächen sind glatte Grundflächen, die typischerweise aus gehärtetem Stahl hergestellt sind, können jedoch andere geeignete Traktionsflächen umfassen, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Traktionsflächen bekannt sind. 6 zeigt auch eine Ölleitung 184, die sich durch Stützen 172, 174 erstreckt. Die Ölleitung 184 versorgt Sprühlöcher 180, die in den Stützen 172, 174 angeordnet sind, mit Traktionsfluid. Wie oben angegeben, sind zusätzliche Sprühlöcher vorgesehen, welche Traktionsfluid sowohl auf die Wellen-Traktionsankopplung 602 und die geneigte Traktionsankopplung 161 sprühen.
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7A ist ein zusätzlicher Schnitt 600 des symmetrischen Traktionsantriebs 100. Wie in 7A dargestellt, ist der symmetrische Traktionsantrieb 100 weder mit einem Verdichter noch mit einer Turbine gekoppelt. Die Welle 106 kann mit jeder gewünschten Vorrichtung gekoppelt werden. Die Zahnkränze 122, 124 sind mit einem Übertragungszahnrad 116 gekoppelt. Das Übertragungszahnrad 116 kann in jeder beliebigen Art und Weise eingesetzt werden.
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7B ist ein schematisches Diagramm eines Traktionssystems 700 unter Verwendung der hochtourigen Traktionsvorrichtung 706. Wie in 7B dargestellt, ist die hochtourige Traktionsvorrichtung 706 mit einer hochtourigen Vorrichtung 702 über die Welle 704 gekoppelt. Die hochtourige Traktionsvorrichtung 706 kann den symmetrischen Traktionsantrieb 100 gemäß 1 - 7A oder andere Ausführungsformen eines symmetrischen Traktionsantriebs aufweisen, die in der Anmeldung offenbart sind. Zahnkränze 718 sind mit einem Übertragungszahnrad 708 gekoppelt. Der Übertragungszahnrad 708 umfasst eine Welle 710, die mit einer optionalen Transmission 712 gekoppelt ist. Die optionale Transmission 712 weist eine Welle 714 auf, die mit einer niedertourigen Vorrichtung 716 gekoppelt ist. Natürlich kann die optionale Transmission 712 eliminiert werden, so dass die Welle 710 direkt mit der niedertourigen Vorrichtung 716 gekoppelt ist. Die optionale Transmission 712 kann eine Transmission mit festem Übersetzungsverhältnis oder eine Transmission mit variablem Übersetzungsverhältnis sein. Einige Systeme haben z.B. einen schmalen Betriebsbereich, wie Generatoren. Eine Transmission mit festem Übersetzungsverhältnis kann für diese Arten von Systemen verwendet werden. Für viele andere Systeme ist jedoch ein breiter Bereich von Betriebspunkten notwendig, was zur Folge hat, dass eine Transmission mit variablem Übersetzungsverhältnis notwendig ist. Transmission mit variablem Übersetzungsverhältnis können stufenlos variable Transmissionen, abschnittsweise variable Transmissionen oder Mehrfach-Verhältnis-Transmissionen mit diskreten Zahnradsets umfassen. Die Transmissionen mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis kann feste Zahnräder, mechanische CVTs, drehzahlsummierende CVTs mit Variatoren, einschließlich hydraulische, pneumatische, elektrische Motoren und mechanische Variatoren umfassen. Transmissionen mit diskreten Zahnrädern, mit der Eigenschaft, zwischen Gängen zu schalten, können ebenfalls verwendet werden, wie automatische Transmissionen und Doppel-Kupplungs-Transmissionen.
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Wie in 7B gezeigt, können Leistung und Drehmoment in beide Richtungen übertragen werden. Zum Beispiel können Leistung und Drehmoment von der hochtourigen Vorrichtung 702 auf die niedertourige Vorrichtung 716 übertragen werden. Alternativ kann die niedertourige Vorrichtung 716 ein Drehmoment erzeugen, das auf die hochtourige Vorrichtung 702 angewendet wird. Die Nutzung der hochtourigen Traktionsvorrichtung 706 erlaubt auf einfache Weise die Konvertierung von hochtouriger mechanischer Rotationsenergie in niedertourige mechanische Rotationsenergie und umgekehrt. Die hochtourige Vorrichtung 702 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen umfassen. Zum Beispiel kann die hochtourige Vorrichtung 702 eine Vorrichtung sein, die entweder antreibt oder durch niedertourige Vorrichtung 716 angetrieben ist. Die hochtourige Vorrichtung kann eine Turbine umfassen. Beispiele für Turbinen umfassen Abgasturbinen, Dampfturbinen, einschließlich der Tesla-Turbine und der Schumacher-Turbine, Kompressoren, Kombinationen von Turbinen und Kompressoren, hochtourige Pumpen, Zahnarztbohrer oder andere Vorrichtungen, die mit hoher Drehzahl und mechanischer Energie arbeiten. Die niedertourige Vorrichtung 716 kann alle Arten von Elektromotoren, Generatoren, Hydraulikpumpen, Kolbenmotoren, oder jede andere Typen von Antriebsvorrichtungen umfassen. Beispielsweise kann die hochtourige Vorrichtung 702 eine hochtourige Pumpe sein, die von einer niedertourigen Vorrichtung wie einem Motor oder Maschine angetrieben wird. Ebenso kann die niedertourige Vorrichtung 716 eine niedertourige Pumpe umfassen, die durch eine hochtourige Vorrichtung 702 angetrieben wird. Die hochtourige Vorrichtung 702 kann einen Kompressor umfassen, während die niedertourige Vorrichtung 716 eine Maschine umfasst, die den hochtourigen Kompressor 702 antreibt. Die hochtourige Vorrichtung 702 kann eine Turbine umfassen, die eine Maschine, einen Generator oder einen Elektromotor antreibt. Die hochtourige Vorrichtung 702 kann eine Dampfturbine umfassen, die einen Generator oder einen Elektromotor als niedertourige Vorrichtung 716 antreibt. Zum Beispiel können verschiedene hocheffiziente Dampfturbinen verwendet werden, um Generatoren oder Elektromotoren effizient anzutreiben. Ein Beispiel für eine Dampfturbine mit hohem Wirkungsgrad ist eine Tesla-Dampfturbine. Die hochtourige Vorrichtung 702 kann auch ein hochtouriges Zahnarztbohrgerät sein, das von einem niedertourigen Elektromotor als niedertourige Vorrichtung 716 angetrieben wird. Natürlich gibt es viele Anwendungen für das in 7B dargestellte Antriebssystem, wobei eine Übertragung in mechanische Rotationsenergie zwischen einer hohen Drehzahl und einer niedrigen Drehzahl erreicht werden kann.
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8 ist eine Darstellung eines Turbinen/Verdichter-Systems 800, bei dem ein symmetrischer Antrieb 818 auf der Seite der Turbine 802 und des Kompressors 812 angeordnet ist. Wie in 8 dargestellt ist, empfängt die Turbine 802 Abgase 804, die die Turbine 802 antreiben. Abgase 806 verlassen dann die Turbine 802. Die Welle 810 verbindet die Turbine 802 mit dem Kompressor 812. Lufteinlass 816 ermöglicht, dass Luft in den Kompressor 812 strömt, um Druckluft 814 zu erzeugen. Die Welle 820 verbindet den Kompressor 812 mit dem symmetrischen Antrieb 818. Daher wird der symmetrische Antrieb 818 an der Seite der Turbine 802 und des Kompressors 812 angeordnet. Die Turbine 802 ist auf der entfernten Seite angeordnet, weg von dem Traktionsantrieb, da die Abgase aus der Seite der Turbine 802 ausgelassen werden. Demgemäß gibt es keine Notwendigkeit, den symmetrischen Antrieb 818 zwischen der Turbine 802 und dem Kompressor 812 anzuordnen, wie es in verschiedenen Ausführungsformen in vorliegender Anmeldung offenbart ist.
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9 ist eine schematische isometrische Ansicht eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 900, das über einen hydraulischen Motor 902 einstellbar ist. Wie in 9 dargestellt, aktiviert der Hydraulikmotor 902 ein Zahnrad 904, um ein Einstell-Zahnrad 908 anzutreiben. Das Einstell-Zahnrad 908 ist mit einem ein Gewinde aufweisenden Einstellring 910 gekoppelt, der ein Innengewinde 914 aufweist. Die Zahnkränze 912 rotieren unabhängig von dem Einstell-Zahnrad 908 und dem Einstellring 910 mit Gewinde. Die Drehung des mit Gewinde versehenen Einstellrings 910 bewirkt, dass der mit Gewinde versehene Einstellring 910 Spannkräfte auf den symmetrischen Traktionsantrieb 906 erzeugt. Der Hydraulikmotor 902 kann als Reaktion auf eine Steuerung betrieben werden, wie gemäß Steuereinheit in 25, um das Zahnrad 904 zu drehen, welches wiederum das Einstell-Zahnrad 908 dreht, der entweder den mit Gewinde versehenen Einstellring 910 auf dem symmetrischen Traktionsantrieb 906 spannt oder löst.
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10 ist eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 9. Wie in 10 dargestellt, kann der hydraulische Motor 902 aktiviert werden, um das Zahnrad 904 anzutreiben, welches mit den Zahnkranzzähnen des Einstell-Zahnrades 908 in Eingriff steht und diesen antreibt. Das Zahnrad 904 bewirkt eine Drehung des Einstell-Zahnrades 908. Das Einstell-Zahnrad 908 ist gekoppelt mit und bildet einen Teil des Zahnkranz-Lagersitzes 918. Das Einstell-Zahnrad 908 und der Zahnkranz-Lagersitz 918 können als ein einziges Teil ausgebildet sein, wie in 10 offenbart, oder als separate Teile, die miteinander gekoppelt sind. Das gleiche gilt für die anderen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Anmeldung offenbart sind. Lager 923 isoliert den Zahnkranz-Lagersitz 918 von dem symmetrischen Traktionsantrieb 900. Da der Zahnkranz-Lagersitz 918 rotiert, greift das Innengewinde 916 des Zahnkranz-Lagersitzes 918 in das Gewinde 914 des mit Gewinde versehenen Einstell-Zahnrades 910 ein. Der mit Gewinde versehene Einstellring 910 ist fest mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden und rotiert nicht. In ähnlicher Weise ist der symmetrische Traktionsantrieb 900 auf der anderen Seite durch das Gehäuse 922 fixiert. Da der Zahnkranz-Lagersitz 918 rotiert, bewegt sich der Zahnkranz-Lagersitz 918 lateral mit Bezug zu dem feststehenden mit Gewinde versehenen Einstellring 910. Als solches bewegt sich der Zahnkranz-Lagersitz 918 lateral und übt Druck auf den Zahnkranz-Lageraußenring 920 aus oder reduziert die Kraft auf den Zahnkranz-Lageraußenring 920. Durch Druck auf den Zahnkranz-Lageraußenring 920 wird eine Kraft durch das Lager 923 auf den Zahnkranz 924 ausgeübt. Der Zahnkranz 926 reagiert auf die durch das Lager 923 erzeugte Kraft und eine reaktive Kraft wird durch das Lager 928 erzeugt, so dass gleiche und entgegengesetzte Kräfte durch die Zahnkränze 924, 926 erzeugt werden.
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11 ist eine schematische Darstellung eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1100, das ähnlich dem fremdgesteuert einstellbaren Spannsystem 900 ist, dargestellt in 9 und 10, mit der Ausnahme, dass ein hydraulischer Motor, wie Hydraulikmotor 902 (9) durch andere Geräte zum Antrieb des Zahnrads 1110 ersetzt ist. Zum Beispiel kann der fremd betriebene Motor ein Pneumatikmotor sein, der durch von einem Motor verfügbaren pneumatische Quellen betrieben werden kann. Darüber hinaus können Elektromotoren, wie AC-Motoren, DC-Motoren, Schrittmotoren, Induktionsmotoren und andere Arten von Elektromotoren verwendet werden, um das Zahnrad 1110 anzutreiben. Praktisch kann jede Art von Motor 1102 als Antriebskraft verwendet werden, einschließlich Verbrennungsmotoren, Dampfmotoren, thermoelektrische Motoren, Abstoßmotoren, Ultraschallmotoren etc. Wie in 11 dargestellt, betreibt der fremd gesteuerte Motor 1102 das Zahnrad 1110 um das Einstell-Zahnrad 1106 und den Zahnkranz-Lagersitz 11, 12 zu drehen, wodurch die Position des Zahnkranz-Lagersitzes 11, 12 in Bezug zu den mit Gewinde versehenen Einstellring 1108, der fixiert ist, eingestellt wird. Obwohl die verschiedenen Antriebsvorrichtungen 1102 in 11 mit Bezug zu einer bestimmten Ausführungsform des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 11 dargestellt wurden, kann jede der Ausführungsformen, die ein fremdgesteuert einstellbares Spannsystem erlauben, die verschiedenen Antriebsvorrichtungen verwenden, die in der Anmeldung offenbart sind und die dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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12A ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1200. Wie in 12A gezeigt, wird der symmetrische Traktionsantrieb 1202 durch einen Elektromotor 1204 eingestellt. Der Elektromotor 1204 kann in zumindest einer Ausführungsform ein Hochleistungs-Schrittmotor sein, der eine sehr genaue Einstellung durch Abstufung der Drehstellung der Welle des Motors liefert. Der Elektromotor 1204 ist mit einem Zahnrad 1206 gekoppelt. Das Zahnrad 1206 betätigt den Einstell-Zahnkranz 1208. Ein stationärer Kugelbahn-Einstellring 1212 ist mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) gekoppelt und bewegt sich nicht. Das Einstell-Zahnrad 1208 ist mit einem Kugelbahn-Einstellring 1214 gekoppelt, der als eine Reaktion auf eine Bewegung des Einstell-Zahnrads 1208 rotiert. Die Zahnkränze 1210 des symmetrischen Traktionsantriebs 1202 rotieren unabhängig von dem Einstell-Zahnkranz 1208, des stationären Kugelbahn-Einstellrings 1212 und des Kugelbahn-Einstellrings 1214.
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12B ist eine Explosionsansicht des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1200 gemäß 12A. Wie in 12B gezeigt, sitzt eine Kugel 1218 in einer schrägen Rampe 1216 an dem Kugelrampen-Einstellring 1214. Ebenso sitzt die Kugel 1220 in einer schrägen Rampe 1222 des einstellbaren Kugelrampen-Einstellrings 1214. Der stationäre Kugelrampen-Einstellring 1212 liegt gegen den einstellbaren Kugelrampen-Einstellring 1214 an. Wenn das Einstell-Zahnrad 1208 gedreht wird, dann dreht sich der Kugelrampen-Einstellring 1214 und die Kugeln 1218, 1220 bewegen sich jeweils in den schrägen Rampen 1216, 1222. Da der stationäre Kugelrampen-Einstellring 1212 an dem Gehäuse fixiert ist und sich somit nicht bewegt, bewegt sich der einstellbare Kugelrampen-Einstellring 1214 lateral, um die Kraft auf die Zahnkränze 1210 einzustellen. Auf diese Weise kann die Kraft auf die Zahnkränze 1210 eingestellt werden unter Verwendung von Steuerungen für den Elektromotor 1204. Obwohl ein Elektromotor 1204 als Antriebsvorrichtung in 12B offenbart ist, kann jede der anderen in der Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen als Antriebskraft für den Aktuator für die Kugel-Rampe verwendet werden.
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13A ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1300. Wie in 13 A dargestellt, hat das fremdgesteuert einstellbare Spannsystem einen stationären mit Gewinde versehenen Ring 1308 der angrenzend zu einem hydraulischen Flügelrotor 1306 angeordnet ist. Ein Lagersitz 1304 ist angrenzend zu dem symmetrischen Traktionsantrieb 1302 angeordnet, um Kräfte auf die Ringlager in dem symmetrischen Traktionsantrieb 1302 zu erzeugen, wie dies in 13B ausführlich offenbart ist.
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13A ist eine schematische Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1300, wie in 13A dargestellt. Wie in 13B dargestellt, ist der stationäre mit Gewinde versehene Ring 1308 mit einem Gehäuse gekoppelt und rotiert oder bewegt sich nicht in lateraler Richtung. Der hydraulische Flügelstator 1306 ist mit dem stationären mit Gewinde versehenem Ring 1308 über die Stützen gekoppelt und verbunden, dargestellt an dem stationären mit Gewinde versehenem Ring 1308 und den Öffnungen an den Stator-Abschnitten 1312, 1308. Ein hydraulischer Flügelrotor 1322 ist innerhalb der Öffnung des hydraulischen Flügelstators 1306. Der hydraulische Flügelrotor hat drei Rotor-Abschnitte 1314, 1316, 1320. Bei Anwendung von hydraulischem Fluiddruck auf die Kavität innerhalb des hydraulischen Flügelstators 1306 wird Druck des Hydraulikfluids auf die Rotor-Abschnitte 1314, 1316, 1320 beaufschlagt, die den hydraulischen Flügelrotor 1322 in Rotation versetzen. Da der hydraulische Flügelrotor 1322 auf die Gewinde des stationären mit Gewinde versehenen Rings 1308 aufgeschraubt ist, wird eine laterale Bewegung in dem hydraulischen Flügelrotor 1322 erzeugt. Die Drehbewegung des hydraulischen Flügelrotors 1322 erzeugt eine laterale Bewegung, die Druck auf den Lagersitz 1304 erzeugt oder abbaut. Der Lagersitz 1304 ist gegen den Zahnkranz-Lager (gezeigt in 13C) in dem symmetrischen Traktionsantrieb angeordnet, um den Spanndruck auf die Zahnkränze einzustellen.
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13C zeigt eine Querschnittansicht des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystem 1300, dargestellt in den 13A und 13B. Wie in 13C gezeigt, ist der hydraulische Flügelrotor 1322 mit dem stationären mit Gewinde versehenen Ring 1308 über das Gewinde in Eingriff. Da sich der hydraulische Flügelrotor 1322 in Bezug zu dem stationären mit Gewinde versehenen Ring 1308 dreht, bewegt sich der hydraulischen Flügelrotor 1322 lateral, wie in 13C dargestellt. Die laterale Bewegung stellt die Position und den Druck auf den Lagersitz 1304 ein. Der Lagersitz umschließt den Zahnkranz-Lageraußenring 1324, der eine Klemmkraft auf die Zahnkränze 1326 erzeugt.
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14A ist eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spansystems 1400. Wie in 14A dargestellt, wirkt ein Aktuator 1402 mit einer Magnetanordnung 1404 zusammen, wodurch die Magnetanordnung 1404 rotiert und die Spannkraft auf den symmetrischen Traktionsantrieb 1406 eingestellt wird. Die Art und Weise, in der dies geschieht, ist in Bezug auf 14B vollständiger offenbart.
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14B ist eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 14A. Wie in 14B dargestellt, sind Kugeln, wie Kugeln 1410, in Nuten einer stationären Kugelumlaufspindel 1408 montiert. Da der Zahnkranz-Lagersitz 1412 sich in Reaktion auf den Aktuator 1402 dreht, bewegt sich der Zahnkranz-Lagersitz 1412 lateral und beaufschlagt eine Kraft auf Zahnkranz-Lageraußenring 1414. Die Nuten in der stationären Kugelumlaufspindel 1408 sind in einer Spirale angeordnet, so dass eine laterale Bewegung des Zahnkranz-Lagersitzes 1412 erzeugt wird, wenn der Zahnkranz-Lagersitz 1412 durch den Aktuator 1402 rotiert wird. Die Kräfte auf den Zahnkranz-Lageraußenring 1414 stellen die Spannkraft in dem symmetrischen Traktionsantrieb 1406 ein. Die Magnetanordnung 1404 ist mit dem Zahnkranz-Lagersitz 1412 verbunden und bewirkt, dass der Zahnkranz-Lagersitz 1412 als Reaktion auf ein durch den Aktuator 1402 erzeugtes elektrisches Feld rotiert.
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15 ist eine schematische Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1500. Wie in 15 dargestellt, greift ein hydraulischer oder pneumatischer Ringzylinder 1504 in eine Vielzahl von hydraulischen oder pneumatischen Kolben 1506 ein. Der hydraulische oder pneumatische Ringzylinder 1504 ist stationär und an einem Gehäuse befestigt. Bei Beaufschlagung von hydraulischem oder pneumatischem Druck auf den hydraulischen oder pneumatischen Ringzylinder 1504 bewegen sich die hydraulischen oder pneumatischen Kolben 1506 und erzeugen eine Kraft auf den symmetrischen Traktionsantrieb 1502.
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16 ist eine schematische Schnittansicht des fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1500, wie in 15 dargestellt. Wie in 16 dargestellt, wird hydraulischer oder pneumatischer Druck in den Zylinder 1508 eingeführt, der in dem hydraulischen oder pneumatischen Ringzylinder 1504 angeordnet ist. Ein Verteilerkanal 1510 verbindet jeden der Zylinder 1508, so dass eine gleiche Menge von hydraulischem oder pneumatischem Druck in jedem der Zylinder 1508 erzeugt wird. Die Kolben, wie Kolben 1506, reagieren auf den pneumatischen oder hydraulischen Druck, so dass sich der Lagersitz 1516 lateral bewegt, wie in 16 dargestellt, und eine Kraft auf den Zahnkranz-Lageraußenring 1512 erzeugt. Diese Kraft wird auf den Zahnkranz 1514 übertragen, um die gewünschte Spannkraft auf den Zahnkranz 1514 zu erzeugen und eine gleiche reaktive Kraft auf den äußeren Zahnkranz, als Reaktion auf den angelegten pneumatischen oder hydraulischen Druck. Auf diese Weise wird die gewünschte Spannkraft in dem symmetrischen Traktionsantrieb 1502 erzeugt.
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17 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1700. Wie in 17 dargestellt ist, wird eine gewünschte Spannkraft in dem symmetrischen Traktionsantrieb 1702 unter Verwendung eines piezoelektrischen aktiven Elements 1706 erzeugt. Das piezoelektrische aktive Element 1706 ist an einem piezoelektrischen stationären Gehäuse 1704 angebracht. Wenn eine Spannung an das piezoelektrische aktive Element 1706 angelegt wird, dehnt sich das piezoelektrische aktive Element 1706 proportional zur angelegten Spannung aus. Die Expansion des piezoelektrischen aktiven Elements 1706 bewirkt, dass sich der Zahnkranz-Lagersitz 1708 seitlich bewegt und eine Kraft auf Zahnkranz-Lageraußenring 1710 aufbringt. Die Kraft auf den Zahnkranz-Lageraußenring erzeugt eine Spannkraft auf den Zahnkranz 1712. Auf diese Weise kann eine Spannung verwendet werden, um die gewünschte Spannkraft auf den Zahnkranz 1712 zu erzeugen. Eine reaktive Kraft wird in eine gleiche und entgegengesetzte Richtung zu dem anderen Zahnkranz erzeugt, in der gleichen Weise, wie oben beschrieben.
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18 zeigt eine weitere Ausführungsform eines fremdgesteuert einstellbaren Spannsystems 1800. Eine Spannkraft wird in dem symmetrischen Traktionsantrieb 1802 durch eine Wachskapsel 1806 erzeugt. Die Wachskapsel 1806 expandiert in Gegenwart von Wärme, die durch einen elektrischen Strom erzeugt werden kann. Natürlich kann das aktive piezoelektrische Element 1706 und die Wachskapsel 1806 durch jedes Material ersetzt werden, das in Gegenwart eines kontrollierten Eingangs, wie Spannung, Strom oder eines anderen gesteuerten Mediums expandiert. Die Wachskapsel 1806 ist in dem wachsthermischen stationären Gehäuse 1808 befestigt, so dass die Ausdehnung der Wachskapsel 1806 eine laterale Bewegung des betätigbaren Zahnkranz-Lagersitzes 1810 bewirkt. Dies bewirkt eine Kraft, die auf den Zahnkranz-Lageraußenring 1812 aufgebracht und auf den Zahnkranz 1814 übertragen wird, wodurch die gewünschte Spannkraft aufgebracht wird.
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19 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Spannsystems 1900 mit konstanter Kraft. Wie in 19 dargestellt, ist eine Feder 1904 zwischen Lagersitz 1908 und Federsitz 1906 angeordnet. Federsitz 1906 ist stationär und an einem Gehäuse befestigt. Die Feder 1904 erzeugt einen konstanten Druck auf den Lagersitz 1908, der auf den Zahnkranz-Lageraußenring 1910 übertragen wird. Die Kraft auf den Zahnkranz-Lageraußenring 1910 wird auf den Zahnkranz 1912 übertragen, um die gewünschte Spannkraft in dem symmetrischen Traktionsantrieb 1902 zu erzeugen, basierend auf der Stärke der Feder 1904.
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20 ist eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Spannsystems 2000 mit konstanter Kraft. Wie in 20 dargestellt, ist der Lagersitz 2006 stationär und an einem Gehäuse befestigt. Ein Ausgleichring 2004 ist zwischen dem fixierten Lagersitz 2006 und dem Zahnkranz-Lageraußenring 2008 eingefügt. Der Ausgleichring 2004 erzeugt einen im Wesentlichen konstanten Druck auf den Zahnkranz-Lageraußenring 2008, der auf den Zahnkranz 2010 übertragen wird. Auf diese Weise wird eine konstante Spannkraft in dem symmetrischen Traktionsantrieb 2002 basierend auf der Größe des Ausgleichrings 2004 erzeugt. Der Ausgleichring kann nach einer gewissen Zeit ersetzt werden, wenn Traktionsflächen abgenutzt sind.
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21 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines automatischen variablen Spannsystems 2100. Wie in 21 dargestellt, ist eine Kugel 2112 in einer schrägen Rampe 2108 in einem Kugelring 2104 montiert. Ebenso ist die Kugel 2114 in einer geneigten Rampe 2110 in einem Kugelring 2106 montiert. Wenn ein größeres Drehmoment entweder auf die Welle 2122 oder die Zahnräder 2116 angelegt wird, bewegen sich die Kugeln 2112, 2114 jeweils in den geneigten Rampen 2108, 2110, um automatisch die gewünschte Menge des Spanndrucks auf die Zahnräder 2116 des symmetrischen Traktionsantriebs 2102 aufzubringen. Der Betrag des auf die Welle 2122 oder Zahnkränze 2116 aufgebrachten Drehmoments steuert den Betrag, um den sich die Kugeln 2112, 2214 in den geneigten Rampen 2108, 2110 bewegen, und schließlich den Betrag der Spannkraft, die in dem automatischen variablen Spannsystem 2100 erzeugt wird. Die Traktionsringe 2118, 2120 bewegen sich seitlich in Reaktion auf die Bewegung der Kugeln 2112, 2114 jeweils in den geneigten Rampen 2108, 2110. Die Traktionsringe 2118, 2120 können sich in seitlicher Richtung frei bewegen und sind mit den Kugelringen 2104, 2106 durch die Kugeln 2112, 2114 gekoppelt.
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22 ist eine schematische Querschnittansicht eines automatischen variablen Spannsystems 2200. Wie in 22 dargestellt, werden Spannkräfte automatisch in dem symmetrischen Traktionsantrieb 2202 erzeugt. Das System verwendet einen hydraulischen Flügelstator/ Zahnkranz 2206 und einen mit Gewinde versehenen hydraulischen Flügelrotor 2210. Der mit Gewinde versehene hydraulische Flügelrotor 2210 arbeitet in einer ähnlichen Weise wie in 13B offenbart. Allerdings ist der Gewindering 2208, wie in 22 dargestellt, relativ zu dem mit Gewinde versehenen hydraulischen Flügelrotor 2210 stationär. Wenn der mit Gewinde versehene hydraulische Flügelrotor 2210 in dem Gewindering 2208 dreht, wird eine translatorische Bewegung des mit Gewinde versehenen Rotors 2210 erzeugt, wodurch eine Spannkraft zwischen dem hydraulischen Flügelstator/ Zahnkranz 2206 und dem Gewindering 2208 erzeugt wird. Der Zahnkranz 2204 ist direkt mit dem hydraulischen Flügelstator/ Zahnkranz 2206 verbunden.
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23 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Super-Turbolader-System 2300 zeigt. Wie in 23 dargestellt, ist ein Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 mit einer Kupplung 2304 gekoppelt. Die Kupplung 2304 ist mit einer Motorkurbelwelle 2330 eines Motors 2306 gekoppelt. Eine Super-Turbolader-Steuerung 2308 erzeugt ein Steuersignal 2334, das einem Aktuator 2332 zugefügt wird, der das Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 betätigt und steuert. Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 ist mit der niedertourigen Seite des symmetrischen Traktionsantriebs 2314 des Super-Turboladers 2310 gekoppelt. Eine Turbine 2312 und ein Kompressor 2316 sind mit der hochtourigen Seite des symmetrischen Traktionsantriebs 2314 gekoppelt. Der Kompressor 2316 nimmt Luft 2318 auf, um eine Quelle für Druckluft 2320 zu bilden, die dem Einlass 2328 des Motors 2306 zugeführt wird. Die Turbine 2312 erhält Abgase 2324 von dem Auslass 2326 des Motors 2306. Die Turbine 2312 stößt die Abgase aus dem Auslass 2322 aus. Die Super-Turbolader-Steuerung 2308 erzeugt ein Steuersignal 2336, welches an einen Aktuator 2338 angelegt wird, der den symmetrischen Traktionsantrieb 2314 steuert. Das Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 stellt das Gesamtverhältnis von der Kurbelwelle 2330 auf die niedertourige Seite des symmetrischen Traktionsantriebs 2314 ein. Dadurch können die Turbine 2312 und der Kompressor 2316 bei einer gewünschten Geschwindigkeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen drehen. Das Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 kann ein Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis oder ein Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis sein. Zum Beispiel haben einige Systeme einen schmalen Betriebsbereich, wie Generatoren. Ein Getriebe 2302 mit festem Übersetzungsverhältnis kann für diese Art von Systemen verwendet werden. Für viele andere Systeme ist jedoch ein breites Band von Betriebssystempunkten notwendig, wodurch sich die Notwendigkeit ergibt, ein Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis zu verwenden. Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis können stufenlos variable Getriebe, infinitiv variable Getriebe oder Getriebe mit multiplem Übersetzungsverhältnis mit diskreten Zahnradsätzen sein, wie 10-Gang-Doppelkupplungsgetriebe als ein Beispiel. Durch Bereitstellung eines variablen Übersetzungsverhältnisses ist die Super-Turbolader-Steuerung 2308 in der Lage, das Gesamtübersetzungsverhältnis des Super-Turboladers 2310 einzustellen und zu bewirken, dass die Drehzahl der Turbine 2312 über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen variabel gewünschten Drehzahlen entspricht. Das Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 kann feste Zahnräder, mechanische CVTs, drehzahlsummierende CVTs mit Variatoren, einschließlich Hydraulik-, Pneumatik-, Elektromotoren und mechanische Variatoren umfassen. Diskrete Zahnradgetriebe, mit der Möglichkeit, zwischen den Zahnrädern zu schalten, können ebenfalls verwendet werden, wie zum Beispiel automatische Getriebe und Doppelkupplungsgetriebe. Die Kupplung 2304 erlaubt dem Super-Turbolader-System 2300 vollständig vom Motor 2306 entkoppelt zu werden, was für Betriebspunkte nützlich sein kann, einschließlich Leerlauf, in denen der Super-Turbolader 2310 nicht drehen muss, und falls verbunden, diese Störeinflüsse auf den Motor 2306 aufweisen. Die Kupplung 2304 kann in Kombination mit jedem der hier beschriebenen Verhältnis-Einstell-Getriebe 2302 verwendet werden.
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24 zeigt eine weitere Ausführungsform des Super-Turbolader-Systems 2400, welches ein Beispiel eines Verhältnis-Einstell-Getriebes 2402 umfasst. Das spezifische Verhältnis-Einstell-Getriebe 2402, dargestellt in 24, ist ein drehzahlsummierendes differential, stufenloses Getriebe, das sonst als Planetengetriebe bekannt ist. Das Planetengetriebe verwendet Planetenzahnräder, bestehend aus einem Zahnradsystem, das ein oder mehrere äußere Zahnräder oder Planetenräder aufweist, die um ein zentrales Sonnenrad drehen. Typischerweise werden die Planetenräder auf einem beweglichen Arm oder Träger montiert, der sich selbst relativ zu dem Sonnenrad drehen kann. Planetengetriebe-Systeme beinhalten auch die Verwendung eines äußeren Zahlkranzes oder Außenrades, welches mit den Planetenrädern in Eingriff ist. Folglich sind die drei grundlegenden Komponenten eines Planetengetriebes das Sonnenrad, welches das zentrale Zahnrad ist, ein Planetenträger, der ein oder mehrere periphere Planetenräder trägt, die alle gleich groß und mit dem Sonnenrad in Eingriff sind, und das Außenrad, welcher der äußere Ring mit nach innen gerichteten Zähnen ist, die mit den Planetenrädern in Eingriff sind. In dem Planetengetriebe 2402, dargestellt in 24, kann ein Rechengetriebe 2414 verwendet, um eine oder mehrere dieser drei Komponenten zu beschränken, so dass die Gesamtübersetzung des Verhältnis-Einstell-Getriebes 2402 eingestellt werden kann. Durch Steuerung einer der drei Komponenten, wobei eine der beiden verbleibenden Komponenten als Eingabe funktionieren kann, während die andere Komponente als Ausgabe wirken kann. Das Verhältnis der Eingangsdrehzahl zu der Ausgangsdrehzahl ist abhängig von der Anzahl der Zähne jedes Zahnrades und der Art, in der das Rechengetriebe 2414 die anderen Komponenten steuert. Zum Beispiel kann das Rechengetriebe 2414 ein Motor sein, der den Außenring dreht, um das Verhältnis des Sonnenrads auf die Planetenräder einzustellen. Alternativ kann das Rechengetriebe 2414 mit dem Sonnenrad und den Planetenrädern verbunden werden, wobei der Zahnkranz oder das Außenrad als Ausgang zu dem symmetrischen Traktionsantrieb des Super-Turboladers 2410 verwendet wird. Da ein Variator 2414 zur Einstellung des Verhältnisses des Verhältnis-Einstell-Getriebes 2402 verwendet werden kann, ist die Super-Turbolader-Steuerung 2408 in der Lage die Getriebeübersetzung zwischen der Antriebswelle 2412, die mit dem Motor 2406 gekoppelt ist, und dem symmetrische Traktionsantrieb des Super-Turboladers 2410 zu variieren. Das Rechengetriebe 2414 kann eine Vielzahl von Geräten, einschließlich gekoppelten hydraulischen Pumpen, Elektromotoren, mechanisch stufenlose Getriebe oder anderen Geräte, umfassen.
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25 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Steuerungssystems 2500. Wie in
25 dargestellt, werden verschiedene Eingaben 2504 von Fahrzeugsensoren an den Eingang 2508 gesendet. Diese Eingänge können Motordrehzahl, eine Drosselklappenstellung, gemessenen Temperaturen, Drücke, das Durchdrehen der Räder, Beschleunigungsmesser, Drossel-, Pedal-Position oder die Eingaben des Fahrers sein. Die Steuerungseingaben 2506 werden von dem Steuerungseingang 2516 der Steuerungseinheit 2502 empfangen. Die Steuerungseingabe kann Verteilerdruck, Luftmassenstrom, Kompressordrehzahl, Kraftstoffdurchsatz, Ladedruck, CVT-Verhältnis usw. umfassen. Die Fahrzeugsensoren 2508 werden in dem Vergleicher 251 mit den Motorbetriebsplänen 2512 verglichen und das Ergebnis wird zu einem gewünschten Zustand 2514 gesendet. Die Steuerungseingaben 2506 werden direkt zu dem Regelkreis 2518 übertragen. Zusätzlich wird der Zustand des Aktuators, wie Aktuator 2338 gemäß
23, auch an den Regelkreis gesendet. Die gewünschte Zustandsinformation 2514 und der Aktuator-Zustand 2520 werden ebenfalls an den Regelkreis 2518 weitergeleitet. Der Regelkreis kann ein Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) umfassen, der als gesteuerter Regelkreis-Regler ausgebildet ist. PID-Regler berechnen einen Fehlerwert als Differenz zwischen einer gemessenen Prozessvariablen und einem gewünschten Sollwert. PID-Regler versuchen dann den Fehler durch die Anpassung der Verfahrens-Steuerungseingaben zu minimieren. PID-Regler verwenden proportionale, integrale und abgeleitete Werte, um Korrekturen zu erzeugen. Der proportionale Wert (P) ist repräsentativ für dem vorliegenden Fehler, der (I)-Wert ist repräsentativ für die Anhäufung von Fehlern der Vergangenheit und der (D)-Wert steht für zukünftige Fehler, der unter Verwendung der Ableitungen berechnet wird, basierend auf der aktuellen Änderungsrate. Die gewichtete Summe der drei wird als Steuerungsausgang 2522 verwendet. Weitere Eigenschaften des Regelkreises können Optimalwertsteuerungen (Feed-Forward), einen Kompressor-Wirkungsgrad-Plan und einen Drehmomentschätzer umfassen. Der Steuerungsausgang 2522 erzeugt ein Steuersignal 2524, das an den Super-Turbolader-Aktuator 2526 angelegt wird, wie Super-Turbolader-Aktuator 2332 gemäß
23. Auf diese Weise kann das Gesamtverhältnis für den Super-Turbolader bestimmt werden. Aktuator, wie Aktuator 2332 gemäß
23 und Rechengetriebe 2414 gemäß
24 verwenden ein Steuersignal, um das Verhältnis des Verhältnis-Einstell-Getriebes 2302 oder des Verhältnis-Einstell-Getriebes 2402 einzustellen. Der Betrieb des Steuerungssystems ist weiterhin in der
US-Patentanmeldung Nr. 13/191,407 , eingereicht am 26. Juli 2011, mit dem Titel „Superturbocharger Control Systems“ beschrieben.
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26 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Super-Turbolader-Systems, das in Verbindung mit Elektromotoren/ Generatoren verwendet wird. Wie in 26 dargestellt, funktioniert der Super-Turbolader 2610 mit dem Motor 2606, um Leistungswerte zu erhöhen. Der Super-Turbolader 2610 wird in Reaktion auf Steuersignale von dem Super-Turbolader-Regler 2608 betrieben. Der Elektromotor/Generator 2602 ist mit der niedertourigen Seite des symmetrischen Traktionsantriebs des Super-Turboladers 2610 über eine Welle 2624 gekoppelt. Die Motor-Steuerung 2622 arbeitet in Reaktion auf Steuersignale von der Super-Turbolader-Steuerung 2608. Eine Motorantriebswelle 2604 des Motors 2606 ist an einen Elektromotor/ Generator 2612 gekoppelt. Der Elektromotor/Generator 2612 ist über Leitung 2616 mit der Motorsteuerung 2622 verbunden. Der Elektromotor/ Generator 2612 kann als Generator verwendet werden, um die Batteriebank 2614 zu laden oder als ein Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs oder anderer gewünschten Anwendungen. Auf ähnliche Weise ist der elektrische Motor/Generator 2602 über Leitungen 2620 mit der Motorsteuerung 2622 verbunden. Der Elektromotor/ Generator 2602 kann verwendet werden, um die BatterieBank 2614 zu laden, unter Verwendung des elektrischen Generators. Alternativ kann der Elektromotor/Generator 2602 als Motor verwendet werden, um das niedertourige Ende des Super-Turboladers 2610 anzutreiben. Die Batterie 2614 ist über Leitung 2618 mit der Motorsteuerung 2622 verbunden, so dass die Batterie 2614 geladen werden kann, oder um die Elektromotoren des Elektromotors/Generators 2602, 2612 in Abhängigkeit der Betriebsbedingung des Systems anzutreiben.